تعتبر الأكسدة والاختزال تفاعلات كيميائية مهمة جدًا تحدث في محيطنا طوال الوقت. عندما يفقد المركب التساهمي الإلكترونيات ، يصبح مشحونًا بشكل إيجابي أكثر وتسمى العملية الأكسدة. الاختزال هو عكس الأكسدة حيث أنه أثناء العملية يكتسب المركب الإلكترونيات ويصبح أكثر سالبة الشحنة. يُعرف الاختزال والأكسدة بشكل أكثر شيوعًا باسم تفاعل الأكسدة والاختزال حيث يحدث انتقال الإلكترونات بين الأنواع الكيميائية (خسارة واحدة وكسب واحد).
الأكسدة مقابل الاختزال
الفرق بين الأكسدة والاختزال هو أن الأكسدة تحدث عندما يكتسب مركب كيميائي الأكسجين أو يفقد الهيدروجين. هذا يعني أن الشحنة الموجبة للمركب تزداد. من ناحية أخرى ، فإن الاختزال هو التفاعل الكيميائي المعاكس للأكسدة حيث يكتسب مركب كيميائي الهيدروجين أو الإلكترونات وتزداد شحنته السالبة.
الأكسدة هي تفاعل كيميائي حيث تفقد ذرة أو جزيء من نوع كيميائي إلكترونات (واحد أو أكثر) وتصبح أكثر إيجابية. يزيد هذا التفاعل الكيميائي من حالة الأكسدة وعدد الأكسدة للأنواع الكيميائية التي تخضع للأكسدة. لا يشارك الأكسجين دائمًا في عملية الأكسدة ولكن في بعض الأحيان يمكن أن يتسبب في فقدان الأنواع للإلكترونات.
الاختزال هو تفاعل كيميائي حيث تكتسب ذرة أو جزيء من نوع كيميائي إلكترونات (واحد أو أكثر) وتصبح أكثر سالبة الشحنة. يقلل هذا التفاعل الكيميائي من حالة الأكسدة وعدد الأكسدة للأنواع الكيميائية التي تخضع للاختزال. يخضع عامل مؤكسد للاختزال لأنه يؤكسد أنواعًا كيميائية أخرى تشارك في التفاعل ويقلل من نفسه.
جدول المقارنة بين الأكسدة والاختزال
| معلمات المقارنة | أكسدة | اختزال |
| تعريف | تشير الأكسدة إلى اكتساب الأكسجين أو فقدان الهيدروجين من المركب. | يشير الاختزال إلى اكتساب الهيدروجين أو فقدان الأكسجين من المركب. |
| الإلكترونات | في الأكسدة ، يطلق المركب التساهمي الإلكترونات إلى المحيط. | في الاختزال ، يكتسب المركب التساهمي إلكترونات من المحيط. |
| عملاء | العوامل المؤكسدة الشائعة هي بيروكسيد الهيدروجين والأوزون. | عوامل الاختزال الشائعة هي المركبات التي تحتوي على معادن مثل البوتاسيوم والباريوم والكالسيوم وما إلى ذلك و H− أيون. |
| الشحنة | في الأكسدة تزداد الشحنة الموجبة لأنها تفقد الإلكترونات. | في الاختزال ، تزداد الشحنة السالبة لأنها تكتسب الإلكترونات. |
| عدد التأكسد | تؤدي الأكسدة إلى زيادة عدد الأكسدة. | يؤدي التخفيض إلى انخفاض في عدد الأكسدة. |
ما هي الأكسدة؟
لقد تغير تعريف الأكسدة بمرور الوقت ، ويحدد أحدث تعريف بكلمات بسيطة عملية يفقد فيها النوع الكيميائي الإلكترونات ويصبح أكثر إيجابية. أن تصبح أكثر إيجابية لا يعني بالضرورة وجود شحنة موجبة. على سبيل المثال ، إذا كان أيون X4- يمر بعملية الأكسدة ويفقد إلكترونين يصبح X2-. هذا يعني أنها تصبح أكثر إيجابية حيث (-2) حالة الأكسدة أكثر من (-4) لكنها لا تحمل شحنة موجبة.
إذا رجعنا إلى تاريخ التفاعلات الكيميائية ، فإن غاز الأكسجين (O2) أحد أقدم العوامل المؤكسدة المعروفة. منذ إضافة O2 في تفاعل كيميائي أدى إلى فقدان الإلكترونات من أنواع كيميائية أخرى ، تم تعريف الأكسدة على أنها عملية يكون فيها وجود O2 كان حاسما. عندما يتحد الحديد مع الماء لتكوين أكسيد الحديد / الصدأ ، أصبح هذا التعريف أكثر انتشارًا.
لكن أكسدة الأنواع الكيميائية يمكن أو لا تحتوي بالضرورة على غاز الأكسجين. على سبيل المثال ، عندما يتشكل الإيثانول من مادة إيثانول ، فإنه يفقد ذرة الهيدروجين ولا تزال العملية تعتبر أكسدة. لذلك ، فإن وجود غاز الأكسجين بشكل خاص ليس مطلوبًا للأكسدة. طالما تفقد الأنواع الكيميائية الإلكترونات وتزداد حالة الأكسدة ، تحدث الأكسدة.
مثال على تفاعل الأكسدة: 2 KI + H2O2 → I2 + 2 KOH (أكسدة اليوديد). هنا ، يتغير عدد أكسدة اليوديد من (-1) إلى (0).
ما هو التخفيض؟
الاختزال هو رد الفعل المعاكس للأكسدة. وذلك لأن الإلكترونات المفقودة من نوع كيميائي يتم الحصول عليها من خلال نوع آخر يمر عبر الاختزال. أثناء الاختزال ، يتم اكتساب واحد أو أكثر من إلكترون واحد بواسطة ذرة أو جزيء ويصبح أكثر سالبة الشحنة. عندما يمر نوع ما باختزال ، تنخفض حالة أكسدة هذا المركب.
مرة أخرى ، قد يكون لدينا ارتباك في أن مركبًا كيميائيًا أو أيونًا سيكون له شحنة سالبة بعد الاختزال. على سبيل المثال ، إذا كان أيون X4+ يمر بعملية الاختزال ويكتسب إلكترونين يصبح X2+. هذا يعني أنها تصبح أكثر سالبة لأن حالة الأكسدة (+2) أقل من (+4) لكنها لا تحمل شحنة سالبة. لذا ، فإن عملية الاختزال لا تعني بالضرورة شحنة سالبة. يشير الاختزال إلى اكتساب الإلكترونات والعامل المختزل مسؤول عن نقل الإلكترون إلى نوع ما.
ضع في اعتبارك مثالاً ، ZnO + C → Zn + CO (اختزال أكسيد الزنك). هنا ، يتغير عدد أكسدة الزنك من (+2) إلى (0). هذا يعني أنها اكتسبت من الإلكترون وتم تخفيضها.
الاختلافات الرئيسية بين الأكسدة والاختزال
استنتاج
عملية الأكسدة والاختزال مكملة لبعضها البعض. في تفاعل كيميائي ، عندما يطلق مركب كيميائي واحد إلكترونًا واحدًا أو أكثر ، يطلق عليه الأكسدة. يمكن الحصول على هذه الإلكترونات المفقودة بواسطة مركب كيميائي آخر يقال إنه خضع للاختزال. عامل مؤكسد يسهل عملية الأكسدة بينما عامل الاختزال يسهل عملية الاختزال.
يمر العامل المؤكسد نفسه بالاختزال ويؤكسد أنواعًا أخرى ويمر عامل الاختزال نفسه من خلال الأكسدة ويقلل من الأنواع الأخرى. الأمثلة الشائعة للعامل المؤكسد هي الأوزون ، والأكسجين ، والهالوجين ، وما إلى ذلك ، والأمثلة الشائعة لعامل الاختزال هي معادن الأرض ومركبات الكبريتيت.
